本试卷涵盖了高级维修电工所需的核心理论知识，包括复杂电路分析、电机与拖动、自动控制原理、PLC应用、变频器技术、传感器与检测、相关工种知识及安全生产等多个方面，题型多样，并附有详细的答案和解析,便于您进行自我检测和学习。

维修电工高级理论知识模拟试卷

注意事项

1. 本试卷依据《维修电工》国家职业技能标准（高级工/三级）命制。
2. 本试卷共六道大题，满分100分,考试时间120分钟。
3. 请在答题卡上将所选答案的相应字母标号涂黑,答案写在试卷上无效。
4. 计算结果保留小数点后两位。

单项选择题（第1题～第40题，选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中，每题1分，共40分。）

1. 在RLC串联电路中，发生谐振时，电路呈现出（ ）。 A. 感性 B. 容性 C. 纯电阻性 D. 不确定

2. 三相异步电动机的同步转速由（ ）决定。 A. 电源电压 B. 电源频率 C. 电机极对数 B. 电源频率和电机极对数

3. 直流电动机的机械特性是指（ ）之间的关系。 A. 转速与电枢电流 B. 转速与电磁转矩 C. 电磁转矩与电枢电流 D. 转速与端电压

   
   （图片来源网络，侵删）

4. 三相异步电动机启动时，启动电流很大，但启动转矩并不大，其主要原因是启动时（ ）。 A. 转子功率因数低 B. 定子功率因数低 C. 转子漏抗大 D. 定子漏抗大

5. 绕线式异步电动机转子串入电阻启动，其主要目的是为了（ ）。 A. 减小启动电流 B. 增大启动转矩 C. 提高功率因数 D. 实现分级启动

6. 三相异步电动机的能耗制动，是在电动机断开三相交流电源后，立即在（ ）通入直流电。 A. 定子绕组 B. 转子绕组 C. 定子和转子绕组 D. 励磁绕组

7. 在分析计算复杂电路时，不能用（ ）。 A. 支路电流法 B. 节点电压法 C. 叠加原理 D. 欧姆定律

   
   （图片来源网络，侵删）

8. 带有电流截止负反馈的调速系统，当负载转矩超过某一设定值时，主电路电流被截止，电动机处于（ ）状态。 A. 恒转矩调速 B. 恒功率调速 C. 恒速运行 D. 堵转

9. 交流伺服电动机的“自转”现象是指（ ）。 A. 控制信号消失后，电机仍继续旋转 B. 电机无法启动 C. 电机转速不稳定 D. 电机温升过高

10. PLC的工作过程是周期循环扫描，每个扫描周期分为（ ）阶段。 A. 输入采样、程序执行、输出刷新 B. 输入采样、程序执行、通讯处理 C. 故障诊断、程序执行、输出刷新 D. 初始化、程序执行、停止

11. 在梯形图编程中，实现“自锁”功能应使用（ ）指令。 A. ANB B. ORB C. SET/RST D. OUT

12. 三相桥式全控整流电路，当控制角α=90°时，其输出电压 Ud 为（ ）。 A. 最大值 B. 零 C. 0.45U2 D. 2.34U2cosα

13. 变频器的主电路一般由（ ）组成。 A. 整流单元、直流环节、逆变单元 B. 整流单元、逆变单元、制动单元 C. 整流单元、滤波环节、逆变单元 D. 整流单元、能耗电阻、逆变单元

14. 变频器设置加减速时间的主要目的是（ ）。 A. 节省电能 B. 防止过电压和过电流 C. 提高电机转速 D. 降低电机噪音

15. 对于需要快速响应的控制系统，应选用（ ）类型的传感器。 A. 电感式 B. 电容式 C. 光电式 D. 热电偶

16. 光电传感器的核心元件是（ ）。 A. 光敏二极管 B. 发光二极管 C. 光敏三极管 D. 光电耦合器

17. 在PLC的编程中，常闭触点与左母线连接，表示该触点代表的输入/输出设备在常态下是（ ）的。 A. 接通 B. 断开 C. 不确定 D. 高电平

18. 步进电动机的转速主要取决于（ ）。 A. 电源电压 B. 脉冲信号的频率 C. 脉冲信号的电压 D. 负载大小

19. 交流双速电动机的变极调速属于（ ）调速。 A. 变频 B. 变压 C. 变转差率 D. 变极数

20. 晶闸管-电动机调速系统，为了获得理想的“挖土机特性”，通常引入（ ）。 A. 电压负反馈 B. 电流正反馈 C. 电流截止负反馈 D. 转速负反馈

21. 下列关于PLC输入/输出模块的描述，错误的是（ ）。 A. 输入模块用于接收现场信号 B. 输出模块用于驱动执行器 C. 输入模块分为直流型和交流型 D. 输出模块只能驱动直流负载

22. 在PID控制中，微分环节的主要作用是（ ）。 A. 消除稳态误差 B. 加快系统响应速度 C. 减小超调量 D. 抑制干扰

23. 三相异步电动机的额定转矩是指其在额定电压、额定频率下，（ ）时的转矩。 A. 输出功率最大 B. 转差率最大 C. 转速为额定转速 D. 电流为额定电流

24. 直流电动机的换向极安装在（ ）之间。 A. 主磁极 B. 电刷 C. 换向器 D. 主磁极和电刷

25. 变频器中，为了限制启动电流，通常采用（ ）启动方式。 A. 直接启动 B. 电阻启动 C. V/f（电压/频率）协调控制启动 D. 频敏变阻器启动

26. 在PLC梯形图中，两个或多个并联支路串联连接时，应使用（ ）指令。 A. AND B. OR C. ANB D. ORB

27. 测量电机绕组对地绝缘电阻，应使用（ ）。 A. 万用表 B. 兆欧表（摇表） C. 钳形电流表 D. 接地电阻测试仪

28. 液压传动系统中，压力的大小取决于（ ）。 A. 液压泵的功率 B. 负载阻力 C. 液压缸的直径 D. 油管的大小

29. 气动系统中，为保证气缸运动平稳，常在气缸进气口安装（ ）。 A. 减压阀 B. 油雾器 C. 单向阀 D. 缓冲阀

30. 在PLC的立即I/O指令中，执行指令时，数据立即被更新，不受（ ）影响。 A. 扫描周期 B. 程序执行 C. 输入滤波 D. 输出锁存

31. 三相异步电动机的Y-Δ降压启动，适用于正常运行时（ ）的电机。 A. 星形接法 B. 三角形接法 C. 双星形接法 D. 延边三角形接法

32. 下列不属于位置检测装置的是（ ）。 A. 光电编码器 B. 光栅尺 C. 旋转变压器 D. 热电偶

33. 伺服系统中，位置环的反馈元件通常为（ ）。 A. 电流互感器 B. 电压互感器 C. 光电编码器 D. 测速发电机

34. 串励直流电动机的机械特性是（ ）。 A. 硬特性 B. 软特性 C. 绝对硬特性 D. 恒转矩特性

35. 在PLC中，计数器C100的设定值为“K50”，则当其计数脉冲输入端从OFF到ON变化（ ）次后，C100的状态为ON。 A. 49 B. 50 C. 51 D. 100

36. 变频器出现过流故障，不可能的原因是（ ）。 A. 电机电缆短路 B. 电机堵转 C. 加速时间设置太短 D. 负载过轻

37. 三相桥式可控整流电路，触发脉冲应按（ ）的顺序依次发出。 A. VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6 B. VT1→VT3→VT5→VT4→VT6→VT2 C. VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6 D. VT6→VT1→VT2→VT3→VT4→VT5

38. 下列指令中，属于PLC应用指令的是（ ）。 A. LD B. OUT C. AND D. CMP (比较)

39. 交流接触器在运行中，发出较大噪音，其原因可能是（ ）。 A. 线圈电压过低 B. 铁芯短路环断裂 C. 触头压力过大 D. 负载电流太小

40. 为了防止电网电压波动对PLC的影响，PLC的电源应接入（ ）。 A. 隔离变压器 B. 稳压器 C. 不间断电源 D. 熔断器

多项选择题（第41题～第50题，选择正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中，错选、漏选、多选，均不得分，每题2分，共20分。）

41. 三相异步电动机的调速方法主要有（ ）。 A. 变频调速 B. 变极调速 C. 改变转差率调速 D. 改变电源电压调速

42. PLC的基本组成部分包括（ ）。 A. CPU B. 存储器 C. I/O模块 D. 电源模块

43. 变频器常见的保护功能有（ ）。 A. 过流保护 B. 过压保护 C. 过载保护 D. 过热保护

44. 在PLC编程中，能够实现“与”逻辑运算的指令组合有（ ）。 A. AND B. ANI C. OR D. ANB

45. 下列关于直流电动机的说法，正确的有（ ）。 A. 启动转矩大 B. 调速性能好 C. 结构复杂，成本高 D. 存在换向问题

46. 常用的位置传感器有（ ）。 A. 接近开关 B. 光电编码器 C. 旋转变压器 D. 速度继电器

47. 交流伺服电机与步进电机相比，其主要优点是（ ）。 A. 转速高 B. 控制精度高 C. 过载能力强 D. 低速运行平稳

48. PLC的定时器指令，其定时精度取决于（ ）。 A. PLC的扫描周期 B. 定时器设定的K值 C. PLC的型号 D. 系统时钟

49. 在晶闸管-电动机调速系统中，为了提高系统的静态性能，可以引入（ ）。 A. 转速负反馈 B. 电压负反馈 C. 电流正反馈 D. 电流截止负反馈

50. 下列属于PLC系统软件功能的有（ ）。 A. 系统诊断 B. 指令解释 C. 用户程序执行 D. 通信管理

判断题（第51题～第60题，正确的填“√”，错误的填“×”，每题1分，共10分。）

51. （ ）在三相对称负载电路中，无论负载是星形还是三角形连接,其有功功率的计算公式都是相同的。
52. （ ）PLC的输入/输出响应滞后主要是由输入滤波、输出锁存和扫描工作方式引起的。
53. （ ）变频器V/f控制模式适用于需要高精度速度控制的场合。
54. （ ）三相异步电动机的能耗制动,其制动转矩的大小与通入定子绕组的直流电流大小无关。
55. （ ）PLC的计数器，在电源断开后,其当前值通常会保持不变。
56. （ ）步进电机在单三拍通电方式下,运行稳定性最好。
57. （ ）带电流截止负反馈的调速系统，其静特性是两段式的，即“挖土机特性”。
58. （ ）伺服电机与步进电机的主要区别在于伺服电机带有编码器等位置反馈装置。
59. （ ）在PLC梯形图中,输出指令OUT可以用于驱动输入继电器。
60. （ ）为了减小涡流损耗,电机和变压器的铁芯通常采用彼此绝缘的硅钢片叠压而成。

简答题（第61题～第64题，每题5分，共20分。）

61. 简述PLC的工作过程（一个扫描周期）。
62. 三相异步电动机Y-Δ降压启动的原理是什么？它有什么优点和缺点？
63. 什么是变频器的V/f控制？为什么在变频调速中要采用V/f协调控制？
64. 简述三相桥式全控整流电路触发脉冲必须满足的两个基本条件。

计算题（第65题，共5分。）

一台三相异步电动机，额定功率Pn=7.5kW，额定电压Un=380V，额定电流In=15.4A，额定转速nN=1440r/min，额定功率因数cosφN=0.85，额定效率ηN=87%，求：(1) 额定转矩Tn；(2) 额定输入功率P1n。

案例分析题（第66题，共5分。）

某工厂使用一台由变频器控制的离心风机，运行中频繁报“过压”（OU）故障，请你分析可能的原因,并提出相应的处理措施。

参考答案及解析

单项选择题

1. C (谐振时，感抗等于容抗,电路呈纯电阻性)
2. D (同步转速 n₁ = 60f₁ / p，由电源频率f₁和电机极对数p决定)
3. B (机械特性描述的是电机转速n与电磁转矩Te之间的关系)
4. A (启动时，转子转速n=0，转差率s=1，转子频率高，漏抗大，功率因数cosφ₂很低，根据转矩公式T=KΦmI₂cosφ₂,转矩不大)
5. B (转子串入电阻可以减小启动电流，同时提高转子功率因数,从而增大启动转矩)
6. A (能耗制动是在定子绕组中通入直流电，产生一个静止磁场,转子切割磁场产生制动力矩)
7. D (欧姆定律只适用于简单电路,分析复杂电路需用其他方法)
8. D (电流截止负反馈的作用是当电流过大时，使电机堵转,保护设备和电机)
9. A (自转是伺服控制中应避免的现象,指控制信号为零后电机仍继续转动)
10. A (PLC经典的三个工作阶段)
11. C (SET置位和RST复位指令是实现自锁和互锁功能的常用指令)
12. B (三相全控桥式整流电路，当α=90°时，输出电压平均值为零,为有源逆变的临界点)
13. C (变频器主电路的基本构成：整流环节将AC-DC，滤波环节稳定直流电压，逆变环节将DC-AC)
14. B (加减速时间设置过短，容易产生过压或过流；设置过长,影响生产效率)
15. C (光电式响应速度快,可用于高速计数和定位)
16. D (光电耦合器由发光元件和光敏元件组成,是实现光电转换的核心)
17. A (常闭触点在常态下是接通的,逻辑为1)
18. B (步进电机的转速与输入脉冲的频率成正比)
19. D (通过改变电机定子绕组的极对数来改变同步转速)
20. C (电流截止负反馈是实现“挖土机特性”的关键)
21. D (输出模块有继电器型、晶体管型、晶闸管型,可驱动不同类型的负载)
22. C (微分环节对偏差的变化率做出反应，有超前的调节作用,能有效抑制超调)
23. C (额定转矩是在额定运行点（额定电压、额定频率、额定输出功率）下的转矩)
24. A (换向极安装在主磁极之间,用于改善换向)
25. C (V/f控制是变频器最常用的启动方式,保证在低频时仍有足够的转矩)
26. C (ANB：块与指令,用于并联电路块的串联)
27. B (兆欧表是专门测量高电阻（绝缘电阻）的仪表)
28. B (液压系统的压力由负载决定,泵只提供流量)
29. D (缓冲阀用于吸收气缸行程末端产生的冲击)
30. C (立即I/O指令跳过输入滤波,直接读取物理点状态)
31. B (Y-Δ启动,电机正常运行时必须是三角形接法)
32. D (热电偶是温度传感器)
33. C (位置环需要精确的位置反馈,光电编码器是最常用的)
34. B (串励直流电机负载变化时，转速变化很大,是软特性)
35. B (PLC的计数器通常是“加计数”,计到设定值时动作)
36. D (负载过轻不会导致过流)
37. B (三相全控桥的触发顺序为VT1→VT3→VT5→VT4→VT6→VT2，彼此间隔60°)
38. D (LD, OUT, AND, OR都是基本逻辑指令，CMP是比较指令,属于应用指令)
39. B (铁芯短路环的作用是防止衔铁振动,断裂后会产生噪音)
40. A (隔离变压器能有效抑制电网中的干扰信号)

多项选择题

41. ABC (改变电源电压调速效果差,不常用)
42. ABCD (PLC的四大基本组成部分)
43. ABCD (这些都是变频器内置的常见保护功能)
44. AB (AND/ANI用于单个触点的串联，实现“与”逻辑)
45. ABCD (都是直流电机的特点)
46. ABC (速度继电器是检测转速的,不是精确的位置传感器)
47. ABCD (伺服电机综合性能优于步进电机)
48. AD (定时精度取决于PLC内部时钟的周期和扫描周期)
49. ABC (电流截止负反馈主要用于保护,不提高静态性能)
50. ABCD (这些都是系统软件的职责)

判断题

51. (有功功率P = √3 UL IL * cosφ,公式形式相同)
52. (这是PLC工作方式的固有特性)
53. (V/f是开环控制，精度不高；矢量控制或伺服控制精度高)
54. (制动转矩与直流电流的平方成正比)
55. (大部分PLC的计数器有断电保持功能)
56. (单三拍运行时，稳定性最差，易失步；双三拍或六拍较好)
57. (这是电流截止负反馈的典型静特性曲线)
58. (有无闭环位置反馈是两者的根本区别)
59. (OUT指令只能驱动输出继电器,不能驱动输入继电器)
60. (这是减小铁损的基本措施)

简答题

61. 答： PLC的工作过程是一个周期循环扫描的过程，每个扫描周期主要包括三个阶段： (1) 输入采样阶段： PLC扫描所有输入端子，并将各输入状态存入输入映像寄存器中，在程序执行阶段，输入映像寄存器与外界隔离，其内容保持不变。 (2) 程序执行阶段： PLC从第一条指令开始，按顺序逐条扫描用户程序，在执行过程中，根据输入映像寄存器和元件映像寄存器的内容，进行逻辑运算、算术运算等处理，并将运算结果存入元件映像寄存器。 (2) 输出刷新阶段： 在所有指令执行完毕后，PLC将元件映像寄存器中所有输出继电器的状态（ON/OFF）集中转存到输出锁存器中，然后通过输出端子驱动外部负载,这是PLC唯一能改变实际输出状态的时间点。

62. 答：

    • 原理： 启动时，将电机定子绕组接成星形（Y），使每相绕组承受的电压为额定电压的1/√3，从而降低启动电流，当电机转速接近额定转速时，再将定子绕组切换成三角形（Δ）连接,使其在额定电压下正常运行。
    • 优点： 启动电流小，约为直接启动时的1/3,对电网冲击小。
    • 缺点： 启动转矩也小，约为直接启动时的1/3，只适用于空载或轻载启动的场合；需要Y-Δ切换装置,接线相对复杂。

63. 答：

    • V/f控制： 指在变频调速过程中，通过控制变频器的输出电压U和输出频率f的比值（U/f）为一个常数，从而保证电机的主磁通Φm基本恒定。
    • 原因： 根据电机的基本公式 U ≈ E = 4.44fNΦm，当频率f下降时，如果电压U不变，会导致主磁通Φm急剧增加，使电机铁芯饱和，励磁电流急剧增大，导致电机铁损和铜损增加，严重时会烧毁电机，反之，如果f上升而U不变，会导致Φm下降，电机输出转矩不足，必须保持U/f为常数，才能实现恒转矩调速,并充分利用电机的铁芯。

64. 答： 三相桥式全控整流电路触发脉冲必须满足的两个基本条件是： (1) 脉冲顺序： 6个晶闸管的触发脉冲应按VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6的顺序依次发出，彼此间隔60°电角度。 (2) 脉冲宽度与双脉冲： 为了保证在控制角α较大或电感负载时，电路仍能可靠工作，触发脉冲应有一定的宽度（通常大于60°），或者，采用“双窄脉冲”触发方式，即每个晶闸管在一个周期内连续触发两次，间隔60°，第一次是本相的触发脉冲,第二次是前一相的触发脉冲。

计算题

65. 解： (1) 额定转矩 Tn 额定转矩的计算公式为：Tn = 9550 Pn / nN Pn = 7.5 kW，nN = 1440 r/min。 Tn = 9550 7.5 / 1440 ≈ 74 N·m

    (2) 额定输入功率 P1n 额定输入功率的计算公式为：P1n = Pn / ηN Pn = 7.5 kW，ηN = 87% = 0.87。 P1n = 7.5 / 0.87 ≈ 62 kW

案例分析题

66. 答：

    • 可能原因分析：

      1. 减速时间过短： 这是最常见的原因，当风机在高速运行时，如果减速时间设置得太短，电机频率迅速下降，但由于风机和叶片的巨大惯性，电机转速跟不上，会处于再生发电状态，将机械能转化为电能回馈到直流母线，导致直流电压（UD）升高,超过设定值而报过压故障。
      2. 电网电压过高： 如果电网输入电压本身过高，整流后的直流电压也会相应升高,容易触发过压保护。
      3. 制动单元或制动电阻故障： 对于需要快速停机的场合，通常会配置制动单元和电阻，如果制动电阻的阻值变大或断路，制动单元无法将再生能量消耗掉,会导致直流母线电压升高。
      4. 制动单元/电阻未选型或未启用： 系统需要快速减速,但未配置或未启用有效的制动单元。
      5. 变频器本身故障： 如电压检测电路故障,误报过压。

    • 处理措施：

      1. 延长减速时间： 进入变频器参数设置，适当增加“减速时间”（Decel Time）的数值，让电机有一个平滑的减速过程,减少再生能量。
      2. 检查电网电压： 使用万用表测量电网输入电压是否在正常范围内（如380V±10%），若电压过高,与供电部门协商解决。
      3. 检查制动单元和电阻： 停电后，用万用表测量制动电阻的阻值是否与标称值相符，检查线路连接是否牢固,检查制动单元是否有故障报警或损坏。
      4. 配置或启用制动单元： 如果工艺要求必须快速减速，且再生能量问题严重，应重新选型和安装合适的制动单元和制动电阻,并在变频器中启用相关功能。
      5. 联系厂家或专业维修人员： 如果排除了以上外部原因，很可能是变频器硬件故障，应切断电源,联系厂家或专业人员进行维修。